数控机床构造第3章.ppt

第3章 数控机床的进给传动系统 3.1 对数控机床进给传动系统的要求 3.2 联轴器 3.3 减速机构 3.4 滚珠丝杠螺母副 3.5 静压丝杠螺母副 3.6 齿轮传动副 3.7 齿轮齿条传动与直线电机传动 3.8 双导程蜗杆蜗轮副与静压蜗杆——蜗杆条传动 3.9 数控机床导轨 3.1 对数控机床进给传动系统的要求 数控机床进给传动系统承担了数控机床各直线坐标轴、回转坐标轴的定位和切削进给，进给系统的传动精度、灵敏度和稳定性直接影响被加工工件的最后轮廓精度和加工精度。为了保证数控机床进给传动系统的定位精度和动态性能，对数控机床进给传动系统的要求主要有如下几个方面。 （1）低惯量。 进给传动系统由于经常需启动、停止、变速或反向运动，若机械传动装置惯量大，就会增大负载并使系统动态性能变差。 （2）低摩擦阻力。 进给传动系统要求运动平稳、定位准确、快速响应特性好，必须减小运动件的摩擦阻力和动摩擦系数与静摩擦系数之差。 3.1 对数控机床进给传动系统的要求 （3）高刚度。 数控机床进给传动系统的高刚度取决于滚珠丝杠副或蜗轮蜗杆副及其支承部件的刚度。刚度不足和摩擦阻力会导致工作台产生爬行现象及造成反向死区，影响传动准确性。 （4）高谐振 为了提高进给的抗振性，应使机械构件具有较高的固有频率和合适的阻尼，一般要求进给系统的固有频率应高于伺服驱动系统的固有频率2~3倍。 （5）无传动间隙。 为了提高位移精度，减小传动误差，对采用的各种机械部件首先要保证它们的加工精度，其次要尽量消除各种间隙，因为机械间隙是造成进给传动系统反向死区的另一主要原因。 3.2 联轴器 联轴器是用来连接进给机构的两根轴，使之一起回转与传递扭矩和运动的一种装置。机器运转时，被连接的两轴不能分离，只有停车后，将联轴器拆开，两轴才能脱开。 目前联轴器的类型繁多，有液压式、电磁式和机械式。 下面介绍几种数控机床常用的联轴器。 1.套筒联轴器 如图3-2所示，套筒联轴器由连接两轴轴端的套筒和联接套筒与轴的联接件所组成，一般当轴端直径d≤80mm时，套筒用35或45钢制造；d80mm时，可用强度较高的铸铁制造。 套筒连轴器各部分尺寸间的关系如下： 套筒长L≈3d； 套筒外径D≈1.5d； 销钉直径d0=（0.3~0.25）d； 销钉中心到套筒端部的距离e≈0.75d。 3.2 联轴器 2.凸缘式联轴器 如图3-3所示，凸缘式联轴器是把两个带有凸缘的半联轴器分别与两轴连接，然后用螺栓把两个半联轴器连成一体，以传递运动和扭矩。 凸缘式联轴器有两种对中方法：一种是用一个半联轴器上的凸肩与另一个半联轴器上的凹槽相配合而对中；另一种则是共同与另一部分环相配合而对中。 凸缘式联轴器的材料可用HT250或碳钢，重载时或圆周速度大于30m/s时应用铸钢或锻钢。 3.扰性联轴器 在大扭矩宽调速直流电动机及传递扭矩较大的步进电机的传动机构中，与丝杠之间可采用直接连接的方式，这不仅可简化结构、减少噪声，而且对减少间隙、提高传动刚度也大有好处。 3.2 联轴器 图3-4为采用锥形夹紧环的消隙联轴器，可使动力传递没有反向间隙。螺钉5通过压圈3施加轴向力时，由于锥环之间的楔紧作用，内外环分别产生径向弹性变形，消除配合间隙，并产生接触压力以传递扭矩。为了能补偿同轴度及垂直误差引起的憋劲现象，可采用图3-5所示的扰性联轴器。柔性片4分别用螺钉和球面垫圈与两边的联轴套2相连，通过柔性片传递扭矩。柔性片每片厚0.25mm，材料为不锈钢。两端的位置偏差由柔性片的变形抵消。 3.2 联轴器 这种联轴器传递功率大，转速高，使用寿命长，能适应较大的相对位移，能在受振动和冲击载荷等恶劣条件下连续工作，安装、使用和维护方便、简单，作用于系统中的负荷小、噪声小，因而在数控机床的进给传动系统中应用广泛。 3.3 减速机构 3.3.1 齿轮传动装置 齿轮传动是应用非常广泛的一种机械传动，各种机床的传动装置中几乎都有齿轮传动。在数控机床伺服进给系统中采用齿轮传动装置的目的有两个：一是将高转速转矩的伺服电机（如步进电机、直流和交流伺服电机等）的输出改变为低转矩的执行件的输入；另一个是使滚珠丝杠和工作台的转动惯量在系统中占有较小的比重。此外，对于开环系统还可以保证所要求的运动精度。 3.3 减速机构 为了尽量减小齿侧间隙对数控机床加工精度的影响，经常在结构上采取措施，以减小或消除齿轮副的空行程误差。如采用双片齿轮错齿法、利用偏心套调整齿轮副中心距或采用轴向垫片调整法消除齿轮侧隙。 与采用同步齿形带相比，在数控机床进给传动链中采用齿轮减速装置，更易产生低频振荡，因此减速机构中常配置阴尼器来改善动态性能。 3.3 减速机构 3.3.2 同步齿形带 同步齿形带传动是一种新型的带传动。它利用齿形带的齿形与带轮齿依次啮合传递运动和动力，因而兼有带